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齿轮泵作为液压系统的动力源之一,在机电液系统中占据举足轻重的地位,具有结构简单、价格低廉、体积小、质量轻等优点,在工程机械、航空航天等领域得到了广泛的应用。但是随着液压系统向高速、高压方向发展,由于其自身结构等因素引起的流量脉动现象也愈发凸显,这就限制了齿轮泵在高速高压方向上的应用。因此,研究影响齿轮泵流量脉动的成因对于低噪声高性能的齿轮泵研发具有重要的工程价值及实际意义。为此,本文以某型号齿轮泵为研究对象,针对其不同结构参数、环境参数、工况参数对其流动特性进行综合分析研究,并对其结构参数进行优化,目的在于提高齿轮泵流量脉动数学模型准确性、仿真模型的高精度性以及齿轮泵内部流动状态的真实性,为齿轮泵流体噪声的形成机理进行积极和有意义的探索。本文主要针对以下几部分内容进行开展:(1)首先对本学位论文的研究背景和目的意义进行叙述,之后对国内外齿轮泵流动特性、流量脉动的形成机理及优化算法等相关领域研究概况进行调研和综述,并指出以往研究过程中忽略的问题和存在的不足之处,在此基础上确定了本学位论文的研究内容和研究方法。(2)推导出了齿轮泵流量脉动的数学模型并结合实际工况参数对其内部流动状态进行仿真分析。详细分析了齿轮泵的齿数、模数、压力角、中心距等参数与流量脉动之间的关系,推导出了包含以上各个参数的数学模型。针对某一型号的齿轮泵建立了其内部流动状态的CFD仿真,模型考虑了油液的含气量、有效体积弹性模量、粘度等特性参数,得到了齿轮泵内部不同部位的压力、速度、噪声、粘度等云图,直观的揭示了齿轮泵内部不同区域的流动状态,找出了齿轮泵发生气穴现象以及流体噪声最大处的准确位置。为下文定量分析齿轮泵的结构参数、工况参数、油液属性参数对流量脉动的影响奠定了理论基础和仿真平台。(3)定量研究了齿轮泵工况参数、结构参数、油液属性参数与齿轮泵流量脉动的作用机制。在前文推导出齿轮泵流量脉动数学模型的基础上,首先建立了不同结构模型的齿轮泵及CFD仿真模型,在此基础上研究了流量脉动与压力角、齿数、重合系数以及中心距之间的作用机制。之后分析了系统的转速和负载参数对流量脉动的影响,得到了流量脉动与工况参数的影响规律;最后对比分析了油液的有效体积弹性模量及油液粘度参数对齿轮泵流量脉动影响的作用规律,为齿轮泵流体噪声的形成规律进行有意义的探索,在以上研究的基础上,综合考虑了齿轮泵的效率、脉动、噪声三者之间的相互影响关系,提出了齿轮泵较为合理的工作范围,为提高齿轮泵工作可靠性和寿命提供了重要的参考,并为下文开展齿轮泵的机构优化提供了理论依据。(4)提出了使用遗传算法来对齿轮泵设计参数进行优化。首先分析了齿轮泵设计过程中应该满足的性能约束和几何约束,然后以齿轮泵的瞬时流量最小为目标函数,应用MATLAB遗传算法工具箱,得到了一齿轮泵的较优参数,通过建立优化前和优化后的齿轮泵CFD模型,验证了得到结论的正确性,为齿轮泵的优化设计提供了一种简单高效的方法。